城市軌道交通牽引供電及電力技術(shù)探究

劉維　陳亞慧

【摘? 要】近年來(lái)，城市化進(jìn)程逐步加快，城市軌道交通全面建設(shè)能有效調(diào)節(jié)城市交通發(fā)展壓力，受到多方部門(mén)廣泛關(guān)注，所以當(dāng)前對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)與相關(guān)電力技術(shù)進(jìn)行探究具有重要意義。論文對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行概述，分析系統(tǒng)基本組成，再對(duì)電力技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探析，促進(jìn)我國(guó)交通行業(yè)全面發(fā)展。

【Abstract】In recent years， the urbanization process has been gradually accelerated， and the comprehensive construction of urban rail transit can effectively regulate the pressure of urban traffic development， which has been widely concerned by various departments. Therefore， it is of great significance to explore the current traction power supply system and related power technology of urban rail transit. This paper summarizes the traction power supply system of urban rail transit， analyzes the basic composition of the system， and then probes into the application of power technology to promote the overall development of China's transportation industry.

【關(guān)鍵詞】城市軌道;交通牽引供電;電力技術(shù)

【Keywords】urban rail; traffic traction power supply; power technology

【中圖分類(lèi)號(hào)】U223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）05-0166-02

1 引言

在現(xiàn)代化城市發(fā)展建設(shè)中，城市軌道屬于新型交通工具，與各類(lèi)交通方式相比其具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如噪聲與污染較低，不會(huì)產(chǎn)生交通擁堵等問(wèn)題。在諸多人口數(shù)量較多以及交通格外擁堵的城市，城市軌道交通作用能進(jìn)一步顯現(xiàn)。本文對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行概述，分析系統(tǒng)基本組成，再對(duì)電力技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探析，促進(jìn)我國(guó)交通行業(yè)全面發(fā)展。

2 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)概述

在城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)發(fā)展來(lái)看，其主要能分為兩種基本組成類(lèi)型，分別是交流牽引供電和直流牽引供電。在社會(huì)發(fā)展新時(shí)期，我國(guó)多項(xiàng)技術(shù)全面發(fā)展，直流與交流牽引供電模式開(kāi)始進(jìn)行融合，形成整體運(yùn)行效率較強(qiáng)、應(yīng)用性能較高的雙制式供電系統(tǒng)，對(duì)城市軌道交通電動(dòng)機(jī)車(chē)、地鐵、輕軌等進(jìn)行穩(wěn)定供電。通過(guò)對(duì)城市交通牽引供電系統(tǒng)與電力技術(shù)進(jìn)行探究，能優(yōu)化軌道交通運(yùn)行諸多安全問(wèn)題，拓寬運(yùn)輸空間，提升軌道交通運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.1直流制

當(dāng)前為了提升社會(huì)生產(chǎn)生活電壓供應(yīng)穩(wěn)定性，在城市變電站、牽引網(wǎng)、接觸網(wǎng)安置以及運(yùn)行中會(huì)選取1500V直流電供電模式。其中雙軌道交通牽引運(yùn)行中整體用電需求量較大，在運(yùn)行中兩端都要供電。此類(lèi)模式能有效防止當(dāng)其中一端供電系統(tǒng)產(chǎn)生故障之后，另外一段供電系統(tǒng)還能繼續(xù)運(yùn)行，提升城市軌道交通運(yùn)行穩(wěn)定性，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重交通故障。另外，還要發(fā)揮出直流牽引供電網(wǎng)保護(hù)作用，全面發(fā)揮雜散電流保護(hù)作用，在完整的運(yùn)輸網(wǎng)中促使電能電壓能均勻分配，推動(dòng)各個(gè)用電器能穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)長(zhǎng)距離線(xiàn)路運(yùn)輸，具有良好保障作用，不會(huì)因?yàn)榫€(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致故障問(wèn)題發(fā)生。此外，城市軌道交通變電模式合理應(yīng)用，能對(duì)供電范圍進(jìn)行控制，避免項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)資源損耗問(wèn)題較高，導(dǎo)致直流制牽引系統(tǒng)不能在大范圍城市軌道交通中應(yīng)用建設(shè)。

2.2 交流制

交流制牽引供電系統(tǒng)與直流制牽引供電之間具有較大差異性，其主要是選取單向鏈接方式。在變電站內(nèi)部組成中主要是裝配兩個(gè)穩(wěn)定電壓器，發(fā)揮出雙繞組單項(xiàng)變壓應(yīng)用作用，促使其完整結(jié)構(gòu)能建立成開(kāi)口三角形。此類(lèi)形式應(yīng)用較為穩(wěn)定，能保障其正常運(yùn)行。在電網(wǎng)接入端屬于高壓端口，能提升用電操作穩(wěn)定性。對(duì)完整的交流牽引供電系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)看，全面降低電壓至關(guān)重要，所以需要建立針對(duì)性的降壓系統(tǒng)。此系統(tǒng)就是在供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際需求在各個(gè)區(qū)間合理布設(shè)，這樣能促使完整系統(tǒng)規(guī)范化運(yùn)行。但是對(duì)當(dāng)前交流牽引供電系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用耐磨損性提出了更高的要求。

3 牽引供電系統(tǒng)內(nèi)部組成分析

3.1 供電方式

地鐵是當(dāng)前常見(jiàn)的城市軌道交通方式，在運(yùn)行過(guò)程中大多都是選取雙邊供電方式，其中有一段牽引網(wǎng)是通過(guò)左右兩端牽引變電一同擔(dān)負(fù)，能對(duì)牽引網(wǎng)中電壓損失進(jìn)行控制。這樣能有效降低管理變電對(duì)城市電網(wǎng)發(fā)展中產(chǎn)生的影響。在城市軌道交通大范圍擴(kuò)大背景下，大范圍應(yīng)用集中供電方式能有效提升軌道交通發(fā)展速率，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。在城市軌道交通中，鐵路運(yùn)行重要性日益顯現(xiàn)，所以對(duì)其基本供電方式進(jìn)行探究具有重要作用。從發(fā)展現(xiàn)狀中能得出，在常見(jiàn)鐵路運(yùn)行中，選取的供電方式較多，主要有直接供電、自耦變壓器供電、帶回流線(xiàn)直接供電等。在各類(lèi)供電方式中帶回流線(xiàn)直接供電方式應(yīng)用范圍較廣，此類(lèi)供電形式在應(yīng)用中就是通過(guò)吸流線(xiàn)對(duì)電流進(jìn)行牽引，降低鋼軌電流和回路之間產(chǎn)生的阻抗性，能有效控制通信干擾問(wèn)題。此類(lèi)供電方式在應(yīng)用中組成結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在后續(xù)運(yùn)行維護(hù)中便捷性較高，能大面積進(jìn)行推廣。

3.2 接觸網(wǎng)

接觸網(wǎng)屬于架空的網(wǎng)狀組成結(jié)構(gòu)，又能將其稱(chēng)為架空接觸網(wǎng)、高架電纜以及架空電纜。在城市軌道交通系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中，其是常用的供電網(wǎng)絡(luò)模式，在運(yùn)行過(guò)程中單方面應(yīng)用導(dǎo)線(xiàn)某個(gè)電機(jī)或是金屬輪軌來(lái)保障電流的回流。根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能差異性，能分為柔性與剛性接觸網(wǎng)等。其中柔性接觸網(wǎng)在運(yùn)用過(guò)程中，主要是發(fā)揮出導(dǎo)向運(yùn)行性能，促使各個(gè)支撐點(diǎn)負(fù)荷能有效控制，其在城市輕軌、無(wú)軌電車(chē)應(yīng)用中范圍較廣。但是此類(lèi)模式中懸掛點(diǎn)硬度較高，整體跨度相對(duì)較小，能在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生略輕的震蕩。剛性接觸網(wǎng)即是在力學(xué)結(jié)構(gòu)作用中，通過(guò)硬質(zhì)金屬條對(duì)傳統(tǒng)軟質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行替代，實(shí)現(xiàn)剛性懸掛，在應(yīng)用中不要對(duì)列車(chē)與軌道進(jìn)行更換，具有諸多極電弓，能提升其運(yùn)行效率。

4 城市軌道交通牽引供電電力技術(shù)探析

4.1 基于第三軌供電技術(shù)

第三軌供電是當(dāng)前我國(guó)城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中常用的供電網(wǎng)絡(luò)，在材質(zhì)中主要是選取鋼鋁復(fù)合型材料，此類(lèi)材料具有良好的導(dǎo)電性能。促使?fàn)恳W(wǎng)在建設(shè)過(guò)程中電能損耗問(wèn)題會(huì)不斷降低，不用在軌道沿線(xiàn)設(shè)定饋電電纜，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)成本進(jìn)行控制。第三軌在結(jié)構(gòu)組成中主要有防爬器、底座、接頭等，其中接觸軌接頭主要是由兩種組成，分別是正常接頭與溫度伸縮接頭。正常接頭安裝中要選取鋁制魚(yú)尾板進(jìn)行固定，支持點(diǎn)距離能保持在600mm之上。溫度伸縮接頭應(yīng)用能對(duì)溫度變化進(jìn)行控制，對(duì)接觸軌伸縮性進(jìn)行調(diào)控。第三軌組成機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在安裝與維護(hù)階段消耗的費(fèi)用較低，受到自然天氣要素影響較低，能在小尺寸隧道進(jìn)行應(yīng)用。

4.2 直流牽引供電系統(tǒng)絕緣技術(shù)

接觸網(wǎng)中導(dǎo)線(xiàn)有一個(gè)電極，通過(guò)集電裝置與金屬輪軌能實(shí)現(xiàn)電流有效回流，存有導(dǎo)線(xiàn)問(wèn)題。在城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)用無(wú)軌電車(chē)此類(lèi)膠輪系統(tǒng)，要選用兩個(gè)集電桿進(jìn)行取電。對(duì)城市軌道交通牽引直流供電系統(tǒng)絕緣保護(hù)具有重要作用，在城市軌道交通牽引直流供電系統(tǒng)中，將牽引直流供電系統(tǒng)直流負(fù)極與正極能設(shè)定絕緣保護(hù)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中直流負(fù)極進(jìn)行接地處理操作，能使得直流電源負(fù)極產(chǎn)生迷流回路概率全面增加，對(duì)軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大影響。

4.3 交流牽引供電系統(tǒng)電纜牽引網(wǎng)分段供電和保護(hù)

在城市軌道交通牽引交流供電系統(tǒng)中電纜牽引網(wǎng)安裝，通過(guò)實(shí)施牽引網(wǎng)分段供電方式能對(duì)電能傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的消耗問(wèn)題進(jìn)行控制。在正常情況下，應(yīng)用1500V直流電壓對(duì)牽引網(wǎng)有效供電，較少情況下會(huì)選取750V電壓進(jìn)行供電。在牽引網(wǎng)應(yīng)用中要選取上下兩條線(xiàn)路作為基本支撐，將兩條線(xiàn)路進(jìn)行并聯(lián)。要對(duì)變壓器采取統(tǒng)一化管理措施，對(duì)區(qū)間線(xiàn)路選取分段電能傳輸，此類(lèi)方式可以對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行分段保護(hù)，對(duì)故障發(fā)生影響程度進(jìn)行判定。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)各個(gè)城市發(fā)展交通壓力較大，諸多城市開(kāi)始擴(kuò)大軌道交通線(xiàn)路建設(shè)。為廣大群眾正常出行提供較大便利，對(duì)城市軌道供電系統(tǒng)應(yīng)用也具有較大挑戰(zhàn)。在諸多人流量較大的城市，要求供電系統(tǒng)能滿(mǎn)足車(chē)流量高峰階段供電要求。所以當(dāng)前在城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)中，要進(jìn)行深入探究，緩解城市交通發(fā)展壓力。

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